Fatiga

CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE

FATIGA
GENERALIDADES Y DISEÑO DE ARBOLES Y EJES

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ENSAYOS A LA FATIGA
1. CARGAS REPETIDAS:

La mayoría de los montajes estructurales quedan sometidos a la variación de las cargas aplicadas, causando fluctuaciones de los esfuerzos en las partes. Si los esfuerzos fluctuantes son de magnitud suficiente, aún cuando el máximo esfuerzoaplicado sea considerablemente menor que la resistencia estática del material, la falla puede ocurrir cuando el esfuerzo se repite en un número suficiente de veces. Una falla inducida de esta manera es llamada "Falla por Fatiga".

Dos métodos para designar la naturaleza de las variaciones de esfuerzos son (1) una estipulación del máximo esfuerzo numérico, conjuntamente con la relación entre losesfuerzos mínimo y máximo, llamado rango-relación , y (2) una estipulación del valor medio del esfuerzo fluctuante, conjuntamente con el esfuerzo alterno que debe sobreponerse al esfuerzo medio para producir la variación dada de las condiciones de los esfuerzos . Una clasificación de los tipos de esfuerzos "repetidos" se ofrece en la tabla # 1.

La fatiga debe considerarse en el diseño de muchos,partes sometidas a esfuerzos de ciclos de esfuerzos tales como los cigüeñales de motores, pernos, resortes, dientes de engranes, aletas de turbinas, partes para automóviles y aviones, partes para automotores a vapor y gas, rieles ferroviarios, cables de alambre, ejes para automóviles, y muchas partes para máquinas sometidas a cargado cíclico.

El esfuerzo al cual un metal falla por fatiga es aquídenominado resistencia a la fatiga. Se ha descubierto que para l mayoría de materiales existe un esfuerzo limitativo abajo del cual a una carga puede repetidamente aplicarse un número indefinido de veces sin

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Tipo de variacion del esfuerzo

Nomenclatura para el rango relación
Esfuerzo máximo σ1

Nomenclatura para el esfuerzo medio
Esfuerzo Esfuerzo medio alternante σ1 0

DescripciónEsfuerzo sostenido, σ 1

Diagrama

Rango Relación
σ1 σ1 = 1.0

σ1 σa

Esfuerzo Pulsante, entre σ1 y σ2 Esfuerzo Pulsante, entre σ1 y 0

σ2

σ1 σa σ1 σa σ1

σm

σ1

σ1 <

σ2 σ1

<

1

σm

±σa

σm

σ1

σ2 σ1

=0

σm

±σa

Parcialmente invertido entre σ 1 y -σ2 cuando σ2 < σ 1 y de signo opuesto Esfuerzo completamente invertido,entre σ1 y σ2 cuando σ2 = σ1σm

σ1

σ2 σa σ1 −σ 2
un ciclo

−σ2 200 )

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.6
Aceros recocidos ( Bhn < 200)

0.4
Aleaciones de aluminio

0.2 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 Radio de ranura r, pulg.

Figura #10 Diagrama de sensibilidad a las ranuras para materiales en torsión invertida alternativamente.

NOTA: En el caso de radios deranuras grandes se usan los valores de q correspondientes a r=0.16 pulg (4mm). La sensibilidad de lo hierros fundidos a las ranuras es muy baja, varia desde aproximadamente cero hasta 0.20, dependiendo de la resistencia a la tensión. Para actuar en forma conservadora se considera usar una sensibilidad a las ranuras q = 0.20 para todas las clases de hierro colado.

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13.6 EFECTOS DIVERSOS (Kf).Con este factor se deben tener en cuenta, algunos efectos que no se tuvieron en los pasados (K), como los son: Forma de proceso, corrosión, corrosión por apriete, tipo de recubrimiento,etc.

a ) RECUBRIMIENTO ELECTROLITICO:

Los recubrimientos metálicos, como los del proceso de cromado, niquelado o cadmizado, reducen el límite de resistencia a la fatiga hasta en un 50%. La oxidación anódicade aleaciones ligeras reduce los límites de fatiga a la flexión hasta 39%.

b) METALIZADO POR ASPERSION:

Este proceso de recubrimiento origina imperfecciones en la superficie, que pueden ser principio de grietas. Pruebas limitadas han demostrado reducciones de 14% a la resistencia

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ESFUERZOS FLUCTUANTES

Este es el caso en el que el valor de esfuerzo varia dentro de un rango y...